 |
Купола. Волнистые своды. Висячие покрытия
|
|
|
|
Купола создают особенно благоприятные условия для пространственной работы конструктивной системы, а по расходу материалов они экономичнее других пространственных покрытий. Купольное покрытие состоит из двух основных конструктивных элементов — тонкостенной оболочки и опорного кольца.
Купол с непрерывным по контуру шарнирно-подвиж-ным опиранием, совпадающим по направлению с касательной к оболочке, является статически определимой конструкцией.
Элемент осесимметричного купола, ограниченный двумя меридиональными и двумя кольцевыми сечениями, находится под воздействием следующих сил: меридиональных Nu кольцевых N2 и касательных S (рис. 14.27, в), отнесенных к единице длины сечения. При осесимметричной нагрузке S=0.
Основные нагрузки, определяющие размеры конструкции купола, — собственный вес оболочки вместе с утеплителем и кровлей, а также снеговая нагрузка. Обе нагрузки принимают действующими осесимметрично. Ветровые нагрузки при пологих купольных покрытиях решающего значения не имеют и могут не приниматься во внимание.
В реальных конструкциях оболочка купола оперта не свободно, а имеет упругое закрепление в опорном кольце. В связи с этим на опорном контуре оболочки возникают дополнительные статически неопределимые величины — изгибающий момент Мо, действующий в меридиональном направлении, и радиальный распор Но.
Монолитные купола делают преимущественно гладкими. Оболочки пологих куполов, за исключением приопорных зон, сжаты; их армируют конструктивно — одиночной сеткой из стержней d=4...6 мм с шагом 150...200 мм. У контура ставят дополнительную меридиальную арматуру обычно из стержней d=6...8 мм, рассчитанную по опорному моменту Мх, и дополнительную кольцевую арматуру для восприятия местных растягивающих кольцевых сил N2 (рис. 14.32, а). Рабочую арматуру опорного кольца ставят в виде кольцевых стержней d = 20...30 мм, которые по длине соединяют с помощью сварки.
|
|
|
Сборные элементы оболочки дела ют с плитами минимальной толщины (30...40 мм), усиленными ребрами. Соединяют сборные элементы сваркой выпусков арматуры или закладных металлических деталей. Опорные кольца также конструируют сборными, их рабочую предварительно напряженную арматуру (стержни, пучки) размещают или в наружных пазах опорного кольца, или внутри сечения (в накалах).
 |
Волнистые своды. К ним относят многоволновые и многоскладчатые покрытия в виде сводов с малыми размерами волн по сравнению с длиной пролета; опираются своды на стены или на колонны (рис. 14.34), либо непосредственно на фундаменты. Отдельная волна в поперечном сечении может иметь очертание синусоиды, криволинейного лотка, треугольной или V-образной складки. Сборные элементы могут быть с прямолинейной или криволинейной осями.
Волнистые своды применяют для покрытий производственных и общественных зданий при пролетах 12... 100 м и даже более. Стрела подъема f составляет 1/2—1/10 долю пролета. Сводам придают очертание, по возможности наиболее близкое к кривой давления от действия основной (обычно постоянной) нагрузки.
При больших пролетах свод конструируют из ряда однотипных сборных элементов, при пролетах до 24 м - из двух половин. Торцовые края сборных элементов тонкостенных сводов усиливают ребрами, что обеспечивает прочность элементов при транспортировании и монтаже, а также улучшает условия для более плотного заполнения швов, передающих значительные сжимающие силы.
В тонкостенных сводах с пролетами и волнами больших размеров для стабильности поперечного сечения предусматривают (в направлении волн) поперечные диафрагмы, затяжки или распорки.
|
|
|
В опорном узле (см. рис. 14.34, д) волны свода замываются на опорной балке; если шаг опор совпадает с длиной волны, вместо этой балки целесообразнее усилить торцовое ребро крайнего сборного элемента свода.
При расчете каждую волну сводчатого покрытия рассматривают как самостоятельную арочную систему с тонкостенным поперечным сечением шириной, равной длине волны свода или расстоянию между затяжками.
Прочность волн свода проверяют в местах действия наибольших изгибающих моментов как внецентренно сжатых элементов.
Полки сборных ребристых элементов волнистых сводов армируют сварными сетками, ребра сборных элементов — сварными каркасами. Вдоль сборных элементов по верху и по низу волны размещают арматуру — расчетную или конструктивную.
В продольные швы сборных элементов укладывают бетон и уплотняют его. Концевые участки сборных элементов усиливают местным армированием. В стыках сборных элементов выполняют сварку выпусков арматуры или закладных деталей.
Продольные края сборных элементов рекомендуется принимать в 1,5...2 раза больше основной толщины стенки свода.
Рис. 14.34. Схемы покрытий из волнистых сводов
а —со сборными элементами прямолинейными; 6 — то же криволинейными^ в —поперечные сечения сводов из криволинейных сборных элементов; г — поперечные сечения из складчатых сборных элементов; д — опорный узел волнистого свода; 1 — сборные элементы сводов: 2 — затяжки сводов; 3—подвески сводов; 4 — Забутка пазух; 5 — опорная балка; 6 — колонна; 7 — ось элемента; 8 — ось свода
Висячие покрытия
Висячими покрытиями можно перекрывать помещения особенно больших размеров (стадионы, спортзалы, выставочные павильоны, рынки, кинотеатры, крупные производственные здания). Образуются они из системы вант (гибких капотов), удерживаемых на жесткой опорной конструкции (кольцах, рамах, арках), и кровельного ограждения из сборных плит (железобетонных с применением легкого бетона, армоцементных, многослойных или иных).
 | |||
 | |||
Различают висячие покрытия с одиночной системой вант, имеющие поверхности однозначной или разнозначной кривизны (рис. 14.35...14.37), и с двойной системой вант (рис. 14.38).
|
|
|
 | |||
 | |||
Висячими покрытиями можно перекрывать помещение любого очертания в плане — прямоугольные, круглые, овальные, многоугольные и иные. Висячие покрытия устраивают достаточно пологими, их стрела провисания f в центре покрытия составляет обычно 1/10-1/25долю основного размера плана.
Ванты в висячих покрытиях применяют с радиальным расположением в плане (см. рис. 14.35, а; 14.37, в; 14.38), t ортогональным '{см. рис. 14.35, б, в, г; 14.37, а, б; 14.38, а, б), а также полигональной системы
Применяют также висячие покрытия с поверхностью
одинарной кривизны (цилиндрической) с вантами одного направления в плане (рис. 14.39), закрепляемыми на контурах прямолинейных жестких брусьях. Реакции вант воспринимаются наружными оттяжками или внутренними упорами, используемыми в спортивных и других помещениях для зрительных трибун. Покрытия с вантами одного направления могут быть выполнены и безраспорными, если применить двухпоясную систему вант по схеме на рис. 14.38, б.
Свободно подвешенная на жестком контуре мембрана висячего покрытия обладает ничтожной жесткостью на изгиб и потому весьма деформативна в поперечном на правлении. Ее геометрическая форма заметно изменяется с изменением вида нагрузки. Чтобы обеспечить стабильность геометрической формы, железобетонные висячие покрытия необходимо предварительно напрягать. Покрытия, приведенные на рис. 14.35, могут подвергаться предварительному напряжению двумя способами.
[1] Ванты натягивают домкратами после замоноличи-вания швов плит кровельного ограждения. В этом случае ванты размещают в каналах, полости которых впоследствии заполняют раствором.
2 Ванты натягивают до замоноличивания швов плит кровельного ограждения с помощью монтажной пригрузки, размещаемой на плитах или на подвесках к вантам. После заполнения швов раствором и приобретения им проектной прочности пригрузку снимают. В результате перекрытию сообщают предварительное напряжение.
|
|
|
В обоих способах предварительного напряжения висячих покрытий кровельное ограждение играет активную роль.
Висячие покрытия имеют довольно высокие технико-экономические показатели, близкие лучшим показателям других видов пространственных тонкостенных покрытий.
При расчете висячих покрытий полагают, что вся нагрузка покрытия воспринимается одними вантами; кровельное ограждение может работать только на сжатие; ванты могут работать только на растяжение, они совершенно гибки (без поперечной жесткости на изгиб) и нерастяжимы.
|
|
|
